认知无线电系统功率控制和频谱分配技术研究.doc

硕士学位论文认知无线电系统功率控制和频谱分配技术研究与闭环功率控制实现申请人：冯冀学科专业：信息与通信工程指导教师：罗新民副教授2008年05月StudyofPowerControlandSpectrumAllocationandImplementationofCloseLoopPowerControlinCognitiveRadioSystemAthesissubmittedtoXi’anJiaotongUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringScienceByJiFeng(InformationandCommunicationEngineering)Supervisor:AssociateProf.XinminLuoMay2008西安交通大学硕士学位论文摘要73论文题目：认知无线电系统功率控制和频谱分配技术研究与闭环功率控制实现本研究得到国家高技术研究发展计划（“863”计划）（编号：2005AA123910）陕西省自然科学基金项目（编号：2006F41）陕西省科技攻关计划项目（编号：2005K04-G11）资助。学科专业：信息与通信工程申请人：冯冀指导教师：罗新民副教授摘要认知无线电技术能够主动检测频谱使用情况自适应的改变自身通信参数。在不影响授权用户的前提下择机选择授权用户的空闲频段进行通信具有灵活、频谱利用率高等优点因而引起了国内外研究者的广泛关注。由于认知无线电用户与授权用户共享频段且授权用户具有最高优先级使认知无线电相关技术具有新的特点。论文对认知无线电系统的功率控制和频谱分配技术展开研究并设计实现了认知无线电实验系统上的闭环功率控制模块。首先论文在分析认知无线电自适应、交互式决策过程的基础上建立了功率控制的博弈论模型。针对采用非共享机制的认知无线电系统提出了基于函数的功率控制博弈算法。仿真结果表明：与已有算法相比新算法在保证认知无线电用户信干噪比的前提下提高了系统吞吐量。针对采用共享机制的认知无线电系统改进了效用函数提出了基于指数惩罚系数的功率控制博弈算法。仿真结果表明：新算法保障了授权用户足够低的掉线概率和认知无线电用户的信干噪比有效控制了发射功率。其次针对采用OFDM技术的认知无线电系统中占用信道数和时间开销的矛盾论文提出实际吞吐量的概念及基于此概念的一种最优频谱分配策略并设计了基于遗传算法的最优策略求解方法。仿真结果表明：当分配给认知无线电用户的频谱资源较少时实际吞吐量随着分配的频谱资源的增多而增大。随着占用的频谱资源进一步增多与授权用户发生冲突的概率增大实际吞吐量反而呈单调下降趋势。论文提出的策略对认知无线电用户占用信道数进行了优化提高了系统性能。最后论文在调试认知无线电实验系统射频模块的基础上设计并实现了闭环功率控制模块。调试结果表明：在射频模块工作正常的基础上本模块能够对发射功率进行准确、实时的控制；在移动情况下能够对信道增益的变化做出及时补偿保障了接收端足够高的信噪比和足够低的误码率。关键词：认知无线电；博弈论；功率控制；频谱分配；闭环论文类型：应用研究西安交通大学硕士学位论文ABSTRACT74Title:StudyofPowerControlandSpectrumAllocationandImplementationofCloseLoopPowerControlinCognitiveRadioSystemThisresearchwasfundedbytheNationalHigh-techResearchandDevelopmentPlan（”863”Plan）（No.2005AA123910）ShaanxiProvinceNaturalScienceFund（No.2006F41）andShaanxiProvinceScientificandTechnologicalPlan（No.2005K04-G11）.Speciality:InformationandCommunicationEngineeringApplicant:JiFengSupervisor:AssociateProf.XinminLuoABSTRACTCognitiveRadiotechnologycandetecttheutilizationofthespectruminitiativelyandchangeitscommunicationparametersadaptively.